橡膠O型圈的摩擦特性試驗裝置

?新聞資訊 ????|???? ?2020-06-24 07:41

 1 實驗局部
  1. 1 實驗裝置  圖1所示為O型圈摩擦實驗丈量裝置。通過啟停把持程序調節雙作用式氣缸的活動,從而帶動摩擦桿以一定的活動速度往回生動。O型圈與摩擦桿之間的摩擦力通過拉力傳感器進行丈量,并轉換存儲到盤算機中。在O型圈的裝置夾具上開有進氣螺紋孔,通過把持氣源的出口壓力,便可測得不同密封氣體壓力租用下,O型圈蒙受的摩擦力;通過轉變O型圈裝置夾具中溝槽的尺寸,可測定不同緊縮率下O型圈所受的摩擦力?;顒舆M程中,摩擦桿與O型圈之間保障同軸,且O型圈裝置位置與摩擦桿間留有一定的縫隙,以避免二者的摩擦,分辨測定4個階段O型圈的受力情況:摩擦桿開端活動階段、摩擦桿勻速活動階段、摩擦桿結束活動但不卸載氣缸驅能源、卸載驅能源4個階段,進而可具體剖析全部往回生動進程中O型圈的活動狀況?! D1 實驗裝置示用意  
  1. 2 試件  抉擇氟橡膠O型圈進行測試,與之配對的軸抉擇2Cr13 不銹鋼。O型圈的截面直徑為
  3. 55 mm,外徑為32 mm;與之配對的摩擦桿的直徑為25 mm。按O型密封圈的實際利用工況,對往回生動,O型圈的緊縮率ε個別取為 10% ~ 20%, 其盤算公式如( 1) 所示:  式中, d為O型圈直徑, h 為溝槽深度?! 嶒炛兴x用O 型圈溝槽的深度分辨為3.23、2.9跟2.79mm,代入式( 1) 可得緊縮率分辨為9%,18.3%,
  2
  1. 4%?! ?、結果與探討  圖2 是往回生動前提下O 型圈摩擦力的時變曲線。 圖中O 型圈緊縮率堅持為
  18. 3%, 密封壓力分辨為 0. 1 、0. 3 跟 0. 5 Mpa。與摩擦桿的活動絕對應, O 型圈的受力分為4 個階段:啟動階段,此時摩擦桿開端活動,直到達到O 型圈啟動摩擦力( 最大靜摩擦力);滑動階段,此時摩擦桿開端牢固活動,O型圈處于滑動狀況,O型圈與摩擦桿之間的摩擦力趨于牢固;回彈階段,此時摩擦桿結束活動,但氣缸驅能源不變,O型圈摩擦力敏捷開釋,但若其受擠壓產生變形摩擦力開釋不完全,O型圈產生滯后摩擦力;摩擦力開釋階段,此時氣缸驅能源卸載,O型圈與摩擦桿間的摩擦力消散,摩擦力得到開釋?! D2( a)所示為密封壓力為0.1MPa時的摩擦力時變曲線。從圖中可能看出:
 ?、僭趩与A段,O型圈所受摩擦力逐步增大,直到達到啟動摩擦力,氟橡膠O型圈與摩擦桿產生宏觀絕對滑動前,會產生預位移,并在圖中所示的啟動摩擦力處達到最大預位移,此時所產生的摩擦力為橡膠彈性變形產生的內摩擦力;
 ?、陔S著摩擦桿的進一步活動,當達到滑動階段, O 型圈與摩擦桿間產生絕對活動,O 型圈受力較均勻,僅在一定范疇內穩定; 連續活動至回彈階段,隨著摩擦桿結束活動, O 型圈的彈性變形得到開釋,O型圈所受摩擦力敏捷減小?! D2 不同密封壓力下O 型圈摩擦力時變曲線(ε圖2( b) 為密封壓力為 0. 3 MPa O 型圈摩擦力的時變曲線??赡芸闯觯篛 型圈所受摩擦力與圖2( a) 類似, 啟動階段, O型圈所受摩擦力達到一尖點,視為最大靜摩擦力; 滑動階段, 摩擦力的穩定較大;在回彈階段, O 型圈產生的渺小變形得到敏捷開釋, 滯后摩擦力減小?! D2( c) 為密封壓力為 0. 5 MPa O 型圈的摩擦力時變曲線。由圖可見:
 ?、賳与A段,O型圈所受摩擦力呈線性增加的趨勢;
 ?、诨瑒与A段, O型圈所受摩擦力逐步減小, 并趨于平緩; 連續活動至回彈階段, 隨著摩擦桿結束活動,O型圈的彈性變形得到緩慢開釋,因為緊縮率較大,O型圈產生的滯后摩擦力較大,O型圈產生局部回彈, 但因為氣缸驅能源的存在, 回彈不完全; 當卸載氣缸驅能源之后,O型圈所受摩擦力逐步減小,直至消散?! 】梢?,隨密封壓力的增大,O型圈的滯后摩擦力增大,產生彈性變形后恢還原有外形所需時光增加?! ?br>  2. 1 密封壓力的影響  圖3 所示為緊縮率為
  18. 3%時,氟橡膠的摩擦力隨密封壓力的變更法則。O型密封圈通常選用時要盡量選用大截面的O圈.在相同間隙的情況下. O型密封圈被擠入間隙的體積應當小于其被擠入的最大允許值。從圖3中可能看出:
 ?、匐S著密封壓力的增加,其所受最大靜摩擦力并呈非線性增加的趨勢,存在一極大值;
 ?、诿芊鈮毫π∮?.3MPa時,滑動摩擦力隨著密封壓力的增加而增加,隨著密封壓力的進一步增加,滑動摩擦力趨于牢固,單位長度所受摩擦力為1.25N/mm;隨著密封壓力的增加, O 型圈的滯后摩擦力逐步增加,密封壓力大于0.3MPa時,其值由0.01N/mm增加為0.1N/mm?! D3 摩擦力隨密封壓力的變更(ε  圖4 是緊縮率為21.4%時,氟橡膠O型圈滯后摩擦力隨密封壓力的變更法則。 從圖4 中可能看出:O 型圈的滯后摩擦力隨密封壓力的增加呈明顯的梯度增加的趨勢。比較緊縮率為18.3%的O型圈,滯后摩擦力增加明顯。重要是因為緊縮率增加, O 型圈受壓貯存的能量增加,故而回彈階段測得 O 型圈的滯后摩擦力增加。與文獻[14]中開啟力對比,0. 35 MPa時,開啟力為233 N;相應的O 型圈的滯后摩擦力約為86 N, 弘遠于驅動密封環閉合的彈簧力20 N,使得密封環的隨動性變差。此時在干氣密封運行進程中對端面開啟及牢固運行產生的影響不可忽視,故而設計進程中, O 型圈的緊縮率在保障密封機能的前提下,盡可能小的進行設計?! D4 滯后摩擦力隨密封壓力的變更(ε   
  2. 2 O 型圈緊縮率的影響  圖5 為 0. 5 MPa 的氣體密封壓力下, 氟橡膠 O型圈的摩擦力隨其緊縮率的變更法則。從圖 5 中可能看出:
 ?、匐S著緊縮率的增加, O 型圈的最大靜摩擦力逐步增加,且緊縮率為9%跟
  18. 3%時,其所受摩擦力相差不大,由 0. 938 N/mm 增加為
  1. 26 N/mm, 增加了
  1. 3 倍; 而當緊縮率增加到
  2
  1. 4% 時,其摩擦力敏捷增加至3 . 04N / mm, 增加了3 . 2倍。
 ?、陔S緊縮率的增加, O 型圈的滑移摩擦力與最大靜摩擦力的變更趨勢雷同,其值較最大靜摩擦力稍小。硅膠制品以硅膠為主要原材料的加工制作品,都稱為硅膠制品。硅膠是由硅酸凝膠適當脫水而成的顆粒大小不同的多孔物質。具有開放的多孔結構,能吸附許多物質,是一種很好的干燥劑、吸附劑和催化劑載體。
 ?、垭S O 型圈摩擦力的增加,其滯后摩擦力變更更加明顯。緊縮率為 9%時 O 型圈的滯后摩擦力與緊縮率為
  18. 3%時相差不大, 均為 0. 08 N/mm 左右,當緊縮率增加為
  2
  1. 4%, 其滯后摩擦力敏捷增加為
  1. 71 N/mm, 增加了近 20 倍。O型圈種圓環形狀的機械墊片,它是環狀的彈性體,斷面為圓形,一般會固定在一凹槽中,組裝過程中會被兩個或兩個以上的組件壓縮,因此產生密封的接口。 產生這種景象的起因是因為隨著緊縮率的增加, O 型圈與摩擦桿之間的接觸面積跟正壓力增加,且顯現非線性變更?! D5 摩擦力隨緊縮率的變更  
  2. 3 往回生動速度的影響  圖6 所示為緊縮率為9%的 O 型密封圈在不同往回生動速度下摩擦力隨密封壓力的變更曲線。摩擦桿的行程為 50 mm,摩擦桿的活動速度分辨為0. 18 m/min[圖 6( a)]跟 0. 1 m/min[圖 6( b)]。 由圖6 可見:隨密封壓力的增加,摩擦力先增加后減小,存在一極值;隨摩擦桿往回生動速度的不同, O型圈極值點對應密封壓力值產生轉變?! D6( a) 為摩擦桿往回生動速度為 0. 18 m/min時,隨密封壓力增加, O 型圈最大靜摩擦力跟滑動摩擦力先增加后減小,在0. 3 MPa 時存在一極大值,這與緊縮率為
  18. 3%時的位置雷同。O 型圈的滯后摩擦力隨密封壓力的增加顯現逐步增加的趨勢?! D6( b) 為摩擦桿往回生動速度為 0. 1 m/min時,緊縮率為9%的O 型圈受力曲線圖。由圖可見, O型圈所受摩擦力較往回生動速度為 0. 18 m/min 時增大。隨密封壓力增大, O 型圈所受摩擦力先增加后減小至趨于牢固值,當密封壓力為 0. 2 MPa 時獲得極值, 比較于往回生動速度為 0. 18 m/min 而言, 極值點前移。此時, O 型圈的滯后摩擦力與其滑動摩擦力顯現雷同的活動趨勢,即先增加后減小,當密封壓力為0. 2 MPa 時獲得極大值?! D6 不同往復速度下摩擦力(ε 分享到: